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Die Erfindung betrifft ein sich selbsttätig hydraulisch einstellendes
Spielausgleichselement im Ventilsteuergestänge einer Kolbenmaschine, insbesondere
Brennkraftmaschine, das aus zwei längsverschiebbar ineinandergeführten Teilen besteht,
die zwischen sich einen Druckraum einschließen, der über ein Rückschlagventil mit
einem in dem einen Teil untergebrachten Vorraum verbunden ist, der seinerseits über
Kanäle von geringem Querschnitt mit Drucköl aus dem Schmierölkreislauf der Kolbenmaschine
beaufschlagt ist, wobei eine gedrosselte Leckage vom Druckraum zum Vorraum führt.
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Die Wirkung derartiger Ausgleichselemente besteht darin, daß die das
Ausgleichselement bildenden ineinandergeführten Teile an einer beliebigen Stelle
des Ventilsteuergestänges gegeneinander längsverschiebbar eingeschaltet sind. Die
selbsttätige hydraulische Einstellung derartiger Ausgleichselemente in der Art,
daß ein Ventilspiel Null erreicht wird, wird dadurch herbeigeführt, daß zwischen
die beiden das Ausgleichselement bildenden Teile Öl aus dem Schmiermittelkreislauf
der Maschine eingeführt wird. Das Öl gelangt über ein Rückschlagventil aus dem Vorraum
in den Druckraum und drückt die beiden Teile so weit auseinander, bis jegliches
Spiel in dem Steuergestänge ausgeglichen ist. Eine in dem Druckraum angeordnete
Feder unterstützt diesen Vorgang. Wenn der von diesen beiden Teilen eingeschlossene
Druckraum vollständig mit Öl ausgefüllt ist, ergibt sich praktisch ein Ausgleichselement,
das eine starre Kupplung bildet, aber jederzeit in der Lage ist, ein im Ventilgestänge
entstehendes Spiel auszugleichen.
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Zum Ausgleich eines im Ventilsteuergestänge aufgetretenen Spieles
bewegen sich also die beiden das Ausgleichselement bildenden Teile unter der Einwirkung
der Feder und des Drucköles im Druckraum so lange auseinander, bis das Spiel beseitigt
ist. Wenn aber im Ventilsteuergestänge beispielsweise infolge von Wärmedehnungen
Spannungen auftreten, können diese durch das Ausgleichselement nur durch Ineinanderschieben
der beiden Teile beseitigt werden. Dies bedingt eine Volumenverkleinerung des Druckraumes.
Um dies zu erreichen, sind die Abmessungen der beiden das Ausgleichselement bildenden
Teile so aufeinander abgestimmt, daß zwischen ihnen eine gedrosselte Leckage in
Form eines ringförmigen Spaltes vorhanden ist. Durch diese Leckage kann Öl in begrenztem
Umfang aus dem Druckraum zurück in den Vorraum ausströmen, so daß die für den Ausgleich
von Spannungen im Ventilsteuergestänge notwendige Volumenverkleinerung des Druckraumes
erzielt werden kann. Bei einem danach notwendig werdenden Ausgleich eines neuerlich
im Ventilsteuergestänge auftretenden Spieles wird die dadurch entstehende Druckraumvergrößerung
durch erzeutes Einströmen von Schmieröl aus dem Vorraum über das Rückschlagventil
in den Druckraum erzielt. Das bedeutet, daß bei jedem derartigen Ausgleichsvorgang
Schmieröl aus dem Schmiermittelkreislauf der Maschine in das Ausgleichselement gelangt.
In diesem Schmieröl sind jedoch Schmutzteilchen enthalten, die ebenfalls über den
Vorraum in den Druckraum des Ausgleichselementes gelangen. Ein Teil dieser in den
Druckraum gelangten Schmutzteilchen wird durch die Leckage wieder zurück in den
Vorraum gespült, wo sie neuerlich zusammen mit anderen Schmutzteilchen aus dem Schmieröl
wieder zurück in den Druckraum gelangen. Auf diese Weise erhöht sich der Anteil
der im Druckraum enthaltenen Schmutzteilchen fortwährend. Sie bilden eine ständige
Gefahr für das Funktionieren des Ausgleichselementes dadurch, daß sie sich in dem
Leckspalt festsetzen können und schließlich ein Ausströmen von Öl aus dem
Druckraum gänzlich verhindern. Damit verliert aber das Ausgleichselement seine Funktionstüchtigkeit,
die sich besonders nachteilig auswirkt. Da nämlich jetzt ein Ausgleich von Wärmedehnungen
im Ventilsteuergestänge nicht mehr möglich ist, kann das Ventil infolgedesen nicht
mehr vollständig auf seinen Sitz zurückkehren. Die hierdurch entstehenden ungünstigen
Auswirkungen, wie Verbrennen des Ventils, sind hinlänglich bekannt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die oben geschilderten
Nachteile bei der eingangs erwähnten Art von Ausgleichselementen zu beseitigen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Gesamtvolumen der Kanäle annähernd
der Differenz zwischen dem größten und kleinsten im Betrieb auftretenden Ölvolumen
des Druckraumes entspricht.
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Die Kanäle können in vorteilhafter Weise durch Rillen in einer der
einander abdeckenden Mantelflächen der beiden längsverschiebbar ineinandergeführten
Teile gebildet sein.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung können diese Rillen durch
Rändeln hergestellt sein. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine Trennung
zwischen dem Schmieröl der Kolbenmaschine einerseits und dem im Ausgleichselement
befindlichen Öl andererseits erreicht. Bei den entsprechenden Ausgleichsbewegungen
des Ausgleichselementes entsteht in diesem ein Ölkreislauf zwischen Vorraum und
Druckraum über das Rückschlagventil und die Leckage. Bei Volumenänderungen des Druckraumes
pendelt das Öl in den besagten Einzelkanälen hin und her, ohne daß aber infolge
der Aufnahmefähigkeit der Einzelkanäle das Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf
bis zum Vorraum und andererseits das im Ausgleichselement befindliche Öl zurück
in den Schmierölkreislauf strömen kann. Um die Trennung aufrechtzuerhalten, ist
jeder der Querschnitte der Einzelkanäle gering bemessen. Ein Vermischen der jeweiligen
Ölanteile innerhalb der Einzelkanäle ist dadurch verhindert.
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Somit gelangen bei einem Spielausgleich im Ventilsteuergestänge keine
neuerlichen Schmutzteile in das Ausgleichselement mehr hinein. Die im Ausgleichselement
bereits vorhandenen und beim erstmaligen Füllen desselben mit Schmieröl hineingelangten
Schmutzteilchen bilden erfahrungsgemäß keine Gefahr für die Funktionsfähigkeit des
Ausgleichselementes. Diese Schmutzteilchen lagern sich vielmehr im Laufe der Zeit
an von der Strömung nicht berührten Stellen des Druckraumes ab. Es ist zwar nicht
ganz auszuschließen, daß sich einige der Schmutzteilchen im Leckspalt absetzen.
Sie behindern aber infolge ihrer geringen Anzahl den Durchfluß des Öles nicht oder
nur wenig. Falls jedoch ein besonderer Reinheitsgrad des Öles im Ausgleichselement
verlangt wird, ist es möglich, das Aus. gleichselement vor seinem Einbau mit gereinigtem
Öl zu füllen.
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Es sind zwar Ausgleichselemente bekannt, bei denen eine Trennung zwischen
dem im Ausgleichselement befindlichen Öl und dem Schmieröl durch mechanische Mittel
bewirkt ist, d. h. beide Ölkreis-
Läufe sind völlig voneinander
getrennt und vermischen sich an keiner Stelle. Gegenüber diesen bekannten Elementen
hat das erfindungsgemäße Ausgleichselement den Vorteil, daß im Falle eines Ausströmens
von Öl infolge eines Defektes aus dem Ausgleichselement nunmehr Schmieröl aus dem
Schmierkreislauf der Maschine zugeführt werden kann, so daß die Funktionsfähigkeit
des Ausgleichselementes weiterhin aufrechterhalten bleibt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Ausgleichselement und
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des inneren Teiles des Ausgleichselementes.
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Das mit 1 bezeichnete Ausgleichselement übernimmt in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel gleichzeitig die Funktion eines Ventilstößels, der einerseits
mit dem Nocken 2 und andererseits mit der Ventilstange 3 zusammenwirkt. Das Ausgleichselement
besteht aus dem äußeren Teil 4, das in einer Bohrung des Gehäuses 5 aufgenommen
ist. Das innere Teil 6 ist in dem äußeren Teil 4 längsverschiebbar geführt. Beide
Teile schließen zwischen sich den Druckraum 7 ein und werden durch die Federn 8
zusammen mit dem im Druckraum befindlichen Drucköl auseinandergedrückt. Im Teil
6 befindet sieh der Vorraum 9, der zur Stößelstangenseite hin durch ein Bauteil
10, das mit dem inneren Teil fest verbunden ist, begrenzt ist. Von der Gehäusebohrung
11 fließt Drucköl aus dem Schmierölkreislauf der Maschine über Bohrungen 12 und
13 in eine am inneren Teil angeordnete Umfangsnut 14. Von dort gelangt ein
Teil des Öles über die Bohrungen 15 und 16 zur Stößelstange 3, durch die es zu den
weiteren Schmierstellen des nicht dargestellten Steuergestänges geführt wird. Der
übrige Teil des Öles gelangt durch die über den Umfang des inneren Teiles verteilten
Einzelkanäle 17 in den Vorraum 9. Die Einzelkanäle weisen einen möglichst geringen
Querschnitt auf, um nach dem erstmaligen Füllen des Vor- und Druckraumes ein Vermischen
dieses Öles mit dem Schmieröl während des Betriebes zu verhindern. Im Vorraum 9
gelangt das Öl über das Rückschlagventi118 in den Druckraum. Die miteinander korrespondierenden
Abmessungen des äußeren und des inneren Teiles sind so aufeinander abgestimmt, daß
zwischen ihnen ein Leckspalt 19 vorhanden ist. Durch diesen Leckspalt kann eine
gedrosselte Menge Öl vom Druckraum über die Bohrungen 20 zurück in den Vorraum gelangen.
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Das gesamte Volumen der Einzelkanäle 17 entspricht annähernd der Differenz
zwischen dem größten und kleinsten im Betrieb auftretenden Ölvolumen im Druckraum
7. Beim Zusammenschieben der beiden das Ausgleichselement bildenden Teile 4 und
6 infolge von Wärmedehnungen in der Stößelstange 3 muß sich das Ölvolumen im Druckraum
entsprechend verringern. Das Öl strömt dabei durch den Leckspalt 19 aus dem Druckraum
aus und gelangt zurück in den Vorraum 9. Je nach der Menge des ausströmenden Öles
wird dieses aber auch in die Einzelkanäle 17 eindringen und das dort vorhandene
Öl zurück in den Schmierölkreislauf, also in die Bohrungen 11 und 12 zurückdrängen.
Infolge der entsprechenden Volumenbemessungen der Einzelkanäle 17 dringt das aus
dem Druckraum ausströmende Öl nicht oder nur in ganz geringem Ausmaß in die Umfangsnut
14. Im umgekehrten Fall, d. h. wenn sich der Druckraum infolge eines auszugleichenden
Spieles vergrößert, kann das Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf der Maschine nicht
oder nur in ganz geringem Ausmaß in den Bereich der Bohrungen 20 gelangen. Das bedeutet,
daß zwischen Schmieröl einerseits und Drucköl im Ausgleichselement andererseits
eine Trennung vorhanden ist, deren Lage sich entsprechend den Ausgleichsbewegungen
in den Einzelkanälen 17 hin und her bewegt. Wie bereits oben angedeutet, ist es
zur Aufrechterhaltung dieser Trennung erforderlich, daß die Querschnittsabmessung
jedes der Einzelkanäle 17 möglichst gering ist, um ein Vermischen des Öles infolge
der hin- und hergehenden Bewegungen des gesamten Ausgleichselementes zu unterbinden.
Es hat sich bei durchgeführten Versuchen gezeigt, daß eine gute Trennung bei kapillarartigen
Bemessungen jedes der Querschnitte eintritt.
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Die F i g. 2, die eine perspektivische Ansicht des inneren Teiles
6 darstellt, läßt die Anordnung der Einzelkanäle 17 gut erkennen. Die von
der Umfangsnut 14 wegführenden Bohrungen 15 dienen, wie bereits oben erwähnt, der
Schmierung nachgeschalteter Steuerungsteile. Die im Anschluß an die Einzelkanäle
sichtbaren Bohrungen 20 führen zu dem im Inneren des Teiles 6 angeordneten Vorraum.
Die teilweise sichtbare Bohrung 21 nimmt im eingebauten Zustand das Rückschlagventil
18 auf.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt.
Vielmehr kann das Ausgleichselement auch an anderer Stelle im Ventilsteuergestänge
angeordnet sein, beispielsweise kann es mit dem dem Ventilstößel abgekehrten Ende
der Stößelstange einerseits und dem Kipphebel andererseits zusammenwirken. Auch
sind einzelne, den Erfindungsgedanken nicht verändernde konstruktive Abänderungen
möglich, ohne daß bereits hierdurch der Schutzbereich der Erfindung verlassen werden
würde.